細菌與病毒有何不同

文｜李 皓

細菌與病毒有何不同

文｜李 皓

有些抗生素之所以能夠殺菌，是因為它們能破壞細菌細胞壁的合成。但如果用它們治療由病毒引起的流感、肺炎，就會延誤治療，因為抗生素對病毒根本不起作用

我曾經有一次到新西蘭旅行，在奧克蘭國際機場候機時，我看到機場內的每個不銹鋼垃圾桶上都帶有醒目的中文提示：“不準吐痰”，在中文上方有一行英文：““No Spitting –Please use toilets”（不準吐痰，請使用衛生間）。這讓我有些疑惑：為什么當地檢疫局把痰液看得和人排泄的大小便一樣臟？

進入機場衛生間，我看到座便器旁的廢物箱是封閉型，乳白色箱蓋上的文字寫著：“touch-free”（勿觸碰），文字下方有圖示顯示打開與關閉箱蓋的三步驟：第一步，將手懸空于箱蓋的紅外感應口；第二步，箱蓋自動打開；第三步，投入廢物，箱蓋自動關閉。這種廢物箱僅用于投放裹實的衛生巾，廁紙絕不能投入其中，而是必須隨水沖走。這些國際公共衛生間的管理要求與設施使用方法幾乎不為中國旅客所了解。

那么，為什么衛生間的廢物箱要封閉？為什么廁紙必須隨水沖走？

這還得從地球上的生命形式談起。

沒有微生物，動植物就無法生存

地球上的生命形式分為三大類：植物、動物和微生物。植物和動物都是多細胞生物，而微生物卻是單細胞生物。

在生態系統中，植物、動物與微生物的功能定位不同。植物叫生產者，動物叫消費者，微生物叫分解者。它們之間存在著一種物質流動的關系，可簡單描述為：植物通過吸收土壤與空氣中的簡單化合物，生長出葉和果，供動物食用；動物排泄的糞便、死亡的尸體都會回歸大地；而大量存在于土壤中的微生物能將這些糞便與尸體（包括植物的凋落物）都分解成簡單化合物，再供植物吸收與生長。

在這一物質循環流動的過程中，微生物的分解作用極為關鍵。可以說，沒有微生物，大自然的植物與動物都無法健康生存。而細菌就是自然界中最廣泛存在的微生物。

人類首次看到微生物是在發明了光學顯微鏡之后。最早的光學顯微鏡是由一個叫詹森的眼鏡制造匠人于1590 年前后發明的。這個顯微鏡是用一個凹鏡和一個凸鏡做成的，制作水平還很低。

詹森雖然是發明顯微鏡的第一人，卻并沒有發現顯微鏡的真正價值。事隔 90 多年后，顯微鏡又被荷蘭人列文虎克研究成功了，并開始真正地用于科學研究試驗。光學顯微鏡的可觀察能力達0.2微米（千分之二毫米），能看見所有類型的細菌。在大自然中，取一點湖底泥，就能在光學顯微鏡下看到許多不同種類的細菌。

中國古代創建的“桑基漁塘”的農業模式，就很好地利用了魚塘底泥中微生物的功能。

“桑基漁塘”是中國唐朝流行的一種可持續的農業方式。其具體做法是：在魚塘周圍栽種桑樹，用于養蠶。蠶的糞便作為魚飼料投入塘中，用于養魚。魚的糞便沉入塘底，在底泥微生物的分解下，成為桑樹需要的肥料。塘泥被起出，用于給桑樹施肥。這一模式很好地體現了人類的生產活動離不開自然界中存在的微生物。因此，盲目殺菌是不可取的。

抗生素并不能消滅病毒

細菌按其形狀命名，分為球菌、桿菌、弧菌、螺旋菌、帶附屬絲菌五類。在可觀察能力達0.001微米的電子顯微鏡下，能看到不少細菌表面長有鞭毛。鞭毛使細菌具有很強的移動能力。也正是在電子顯微鏡下，人類看到了比細菌小數百倍的病毒。病毒的大小為0.005～0.05微米，細菌約為0.5～5 微米，動物細胞約為10 微米。因此，病毒和細菌比動物細胞要小得多。

許多致病性的細菌或病毒正是“鉆”進動物細胞，在動物細胞中大量增殖，甚至產生毒素，才導致動物發病的。在我國的空氣質量報告中，有一類空氣污染物叫“可吸入顆粒物”，指的是粒徑小于10微米的懸浮顆粒物。這類顆粒物能順利通過人的鼻腔、咽喉，直接進入人的呼吸道。粒徑5～10微米的顆粒可進入氣管和支氣管，小于5微米的顆粒能到達細支氣管和肺泡，2.5微米以下的顆粒物能通過肺泡進入血液。從病毒與細菌的大小來看，它們是能通過人的呼吸道進入人體的。

能使動物感染、引發疾病的細菌與病毒統稱為“病原體”。動物細胞、細菌和病毒在結構上有著很大的不同。概括地講：動物細胞由細胞膜、細胞質與細胞核組成；細菌由細胞壁、質膜、細胞質、DNA組成；病毒由核酸、蛋白質外殼、被膜（有或無）組成。

有些抗生素（如青霉素和頭孢霉素）之所以能夠殺菌，是因為它們能破壞細菌細胞壁的合成。但如果將它們用于治療由病毒引起的流感、肺炎（比如SARS），就會延誤治療。因為病毒沒有細胞壁，使用能破壞細胞壁的抗生素對病毒不起作用。

病毒感染動物細胞的大致過程是：第一步，病毒顆粒附著于細胞表面；第二步，病毒核酸侵入細胞中，使其受到感染，而病毒的蛋白質外殼留在細胞外；第三步，在病毒核酸的指令下，被感染細胞內開始合成病毒自身需要的酶；第四步，病毒核酸開始在被感染細胞中大量復制；第五步，多個新病毒蛋白外殼在被感染細胞中合成；第六步，多個新病毒在被感染細胞中得到裝配；第七步，新病毒從被感染細胞中大量釋放出來。此時，被感染細胞通常會因裂解而死亡。

以脊髓灰質炎病毒感染過程為例（該病毒的感染后果是小兒麻痹后遺癥，而引起手足口病的腸病毒EV71與它有著相似的感染模式）病毒先進入扁桃體或腸壁細胞內，增生后被釋放出來，隨后侵入頸部或腸系膜的淋巴結。增生后，病毒被釋放入血液中，出現初次病毒血癥。隨著血液，病毒到達神經系統以外的器官，再增生，入血液，出現二次病毒血癥，抗體開始產生。接著，大量的病毒通過血管進入中樞神經系統，進一步增生，并在神經系統內擴散。這樣的病毒感染會導致神經細胞的嚴重損傷。一些治療不及時的手足口病患者之所以最終死于腦炎，就是這樣的感染過程所致。

手足口病患者在發病初期，咽喉與手、足上常出現皰疹。這些皰疹一旦破裂，就會釋放出病毒。當帶有病毒的飛沫或沾有病毒的食物進入到無免疫力者的口中，就極易發生疾病的傳染。這也就是為什么在手足口病流行時，務必做好患者隔離、進食前洗手的原因。

由于抗生素對病毒不起作用，對于病毒引起的傳染病，比如非典（SARS）、手足口病、流感等，及時使用中藥治療能獲得好的效果。（來源：中國科普博覽網 責任編輯/南之嶺）

李皓，1982年畢業于四川大學生物系生物化學專業，1986～1994年在德國弗朗霍夫研究院漢諾威毒理研究所從事免疫生物學研究，1994年獲得德國漢諾威大學自然科學博士學位。1995年回國到北京醫科大學免疫系做博士后，研究中草藥成分的免疫調節作用。1996年辭職并成為環境科普志愿者。2000～2004年，成為國家環保總局環境使者。2008年成為“中科院老科學家科普演講團”成員。